DE1501923A1 - Brenner zum Befeuern eines Heizraumes - Google Patents

Description

Patentante ¹⁵°¹⁹²³

Qtontoker υ. Dr. Kinkeldey 15» Ιβ11966

S Munch«, 22, MQximmm 43 *^

PH 1090 - 20/Ki

Herr Drying, Fritz Schoppe, 8026 Ebenhausen/Isartal,

Max-Rüttgers-3tr. 24

Brenner zum Befeuern eines Heizraums

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Brenner zum Befeuern eines Heizraumes, mit einer sich in HauptstrÖmungsrichtung der Durchsatzströmung konisch erweiternden Brennermuff e3., der am Eintrittaende der Brennstoff und über eine Drallvorrichtung mit vorwiegend radial verlaufenden- Leitschaufeln die Verbrennungsluft zuführbar sind, und mit einer sich an das Austrittsende der Brennermuffel anschließenden Beschleunigungsdüsö für die Flammgase·

Der Verbrennungen und Strömungsvorgang läuft in einem solchen Brenner folgendermaßen ab: die Verbrennungsluft tritt am Eintrittsende der Brennermuffel in diese mit Drall ein_o Koaxial zur Brennermuffel wird der Brennstoff eingeführt. Die Verbrennungsluft strömt spiralförmig entlang der Brennerntaffelwand au deren weitem Ende· Im Bereich der Achse der Brenner-

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•~ 2 —

muffel herrscht ein Unterdruck, der am iSintrittsende größer iat als am Austrittsende« Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Umfangskomponente der Dralls brömung vom Eintrittsendö zum Austrittsende verringert, so daß die auf die Luft wirkenden Fliehkräfte kleiner i/erden. Das Druckgefälle bewiüict, daß aich am Auetrittsende der Brennermuffel. ein Teil der strömung nach innen zuriickstülpt und zum läintrittsende zurückströmt» Bb ergeben eich also zwei entgegengesetzte Strömungen. Zwischen diesen bildet sich ein Bereich intensiver Turbulenz aus, in welchem die Verbrennungsluft sehr intensiv mit dem Brennstoff vermischt wird. Die Verbrennung findet zu einem beachtlichen Teil im Inneren der Brennermuffel mit optimalem Wirkungsgrad statt. Der nicht reairkulierende Anteil der Strömung gelangt vom Aus~ trittsende der Brennermuffel in die Beschleunigungßdüae, wird dort beschleunigt und triti* eis schneller Flamragußßt rahl in den Heizraum ein«

Sie entstehende lange, schlanke Flamme führt zu einer - gleichmäßigen Verteilung der Wärmestromdichte über die zu beheizenden Flächen,, Die Wärmestroxodichte ergibt sich aus der Plammstrahlung und der Konvektion. Die FläDaostrahlung nimmt gegen Ende der Flamme hin ab» Der schnelle Flanmstrahl wirkt jedoch als Injektor, reißt die in seiner Umgebung befindlichen Gasmaseen mit und setzt den Inhalt dee zu befeuernden Kauss in eine schnelle Zirkulationsbewegung, nelohe lnebeeonder» ia Bereich des Flammendes stark ausgeprägt ist· In der Mehrzahl aller AnwendungsfHlle laßt sich die Wäreöabgabe durch Strab»

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lung void. Konvektion ßo kombinieren, daß eine gleichmäßige Wärme·* verteilung oraielt lard ο Di© zusätzliche Wärmeabgabe durch Konvektion im Strahlungsraum des zu beheizenden Objektes führt außerdem zu einer Steigerung der übertragbaren Wärsielelstung, vjeßhalb Brenner der eingangs beschriebenen Art fast etets in der Loge sind, die Wärmeleistung befeuerter Objekte unter gleichseitiger Anhebung des wärmewirtschaftlichen Wirkungsgrades beträchtlich sm steigern» Solche Steigerungen können zwischen 30 und 100# liegen. Überdies ist die Erzeugung schneller Flannnstrohlen durch Brenner der beschxiabonen Gattung voa Standpunkt des Energiebedarfö deshalb wirtschaftlich, veil in der der Brennerinuffel naohgesohalteten Düse der statische Druck in Ö.&T Brennermuffel in ßeschwindigkoit uiageseizt und dabei ent·· ap?.^teohönü dei· Xemperatursteigerung durch die Verbrennung ein V/äj'jEQkraftinaEchinenprozeß ausgeführt wird·

Bei der praktischen BealiBierung von Brennern, der beschriebenen Art hat sich ein schwerwiegendes Problem ergeben* Nach den vorstehenden Darlegungen muß angestrebt werden, den i Floamotrahl eine möglichst hohe Geschwindigkeit zu erteilen· Auf der anderen Seite maß zur Erzielung einer möglichst wirtschaftlichen Verbrennung in dor Muffel eine sehr starke Turbulenz herrschen. Hierzu muß die RUckotrömung im Bereioh der Muffelachse sehr intensiv sein. Die eiatgenonnte Forderung läßt sich durch ei.· starkes Druokgefälle vom Austritteende der Brennermuffel zwi Vustrittaende der BeschleunigungsdtUie chen. Dagegen /erlangt die KVoite Forderung ein etarkee Druok-

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BAD ORIGINAL

gefälle vom Auetrittsende der Brennermuffel zu deren Eintrittsende ο Diese sich widersprechenden Forderungen machen es außerordentlich schwierig, ein stabiles Strömungsbild zu erzielen« Die Stabilität der Strömung soll aber besondere groß sein, da sonst die Flamme beginnt, die akustische Eigenfrequenz des Systems Ofen-Brennermuffel und gegebenenfalls des nachgesohalteten Hauchgasweges anzuregen. Die dabei entstehenden Druckampli-· tuden können erfahrungsgemäß die Größe von mehreren Metern Wassersäule erreichen»

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs beschriebenen Gattung 30 auszubilden, daß er auf wirtschaftliche V/eise einen sehr schnellen Flammstrahl von hoher Flamrastabilität erzeugt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Auslegung der Beschleunigungsdüse zum Erzeugen eines Flamnigasstrahles, dessen Geschwindigkeit am Austrittsende der Beschleunigungsdüse einem Staudruck entspricht, . welcher mindestens das 5r bis 10-fache der auf den Flämmgasstrahl im Heizraum pro Flächeneinheit wirkenden Auftriebskräfte beträgt, die Drallvorrichtung und die Abmessungen der Brennerrrruffel so ausgelegt sind, daß der sich im Zentrum des Eintritteendes der Brennermuffel ausbildende Unterdruck wenigstens 10 bis 20 mal größer ist als der mittlere Staudruck der Durchsatzströmung, gemessen auf halber Länge der Brennermuffel am Ort höchster Geschwindigkeit des dortigen Geschwindigkeitsprofils*

BAD OHICiMAL

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Es hat sich überraschenderweise gezeigt» daß bei Einhaltung dieser Charakteristik der Strömung eine sehr gute Flammstabllität erzielt werden kann· Sie einander widersprechen» den Forderungen, daß der Flammgasetrahl eine bisher unerreichte Geschwindigkeit besitzen und die Turbulena in der Brennermuffel sehr stark sein soll, sind also erfüllt« Durch die Erfindung gelingt es, die Druckgefälle vom Austrittsende der Brennerrauffei in beiden Richtungen ausreichend groß zu machen und trotzdem ein stabiles Gleichgewicht einzuhalten. Bin besonderer Vorteil des .rfindiingsgemäßen Brenners besteht darin, daß das Ströraungebild im Brenner nicht von dor Reynolds-Zahl abhängt. Das bedeutet, daß nach einmaliger Festlegung der Verhältnisse zwischen dea ι :enii£ielohnenden Abmesstmgen des Brenners dieser unabhängig /on äer abtoluten Größe, der I/uftgeschwindigkeit und· den Stoffe igen·» Schäften des Hauptströraungsmediums, also beispielsweise der j-emperatur oder der Zurjautnensetzung der Verbrennungsluft, ist· Man kann den Brenner beliebig vergrößern oder verkleinem oder mit beliebig gesteigerten Geschwindigkeiten betreiben· Das 3trÖ-nximgßbild, die darin ablaufenden Mischungsvorgänge und damit dae Flamubild und das Verbrennungsergabnls bleiben davon unberührt? die I'lsiamlänge hängt innerhalb geringer Grenzen nicht vom Brennst offdurohsatζ, sondern nur vom Verhältnis Brennstoff au Luft ab·

Die obengenannten, erfindungagemäßen Bedingungen I₁ wenn für die Verbrennung van 6.000*000 kcal/h bei einem Vordruck der Verbrennungsluft von 600 mm WS im wesentlichen folgende Abmessungen eingehalten sind:

109851/0236 bad cn:c

455

Eintrittsdurchmesser der Brennenauffel d, Auetrittsdurchmesser der Brennerauf fei und

Eintrittsdurchmesser der Beschleunigungsdüse B₁

Austrittsdurchmesser der Beschleunigungs-

düse B₂

Länge der Brennermuffel L₁

Länge der Beschleunigungsdüse L₂ Axiale Länge der Eintrittsleitschaufeln b

Spiralwinkel des Lufteintritts gegen die

Umfangsrichtung

wobei diese Längenabmessungen bei Änderung der stung im Verhältnis der Wurzel der den Verbrennungiilei sti;a'.«ea entsprechenden Durchsätze ssu ändern sind und Veränc.erimst-ji der axialen Eintrittsleitschaufellänge, des kleinsten Brenner/ of ?eldurchmessers und des Spiralwinkels in wesentlichen linear gegeneinander kompensierbar sind.

- 87C mm

- 350 mm

- ι 660 mm ^ 750 mm

- 254 mm

15 ,vownigB _ weise °

Vorzugsweise sind die Eintrittsleitechaufejja als 3 rithmische Spiralen geformt, welche zwischen eich liuftkanäle bilden» deren überdeckende Länge wenigstens das 3-?aohe des mittleren lichten Schaufelabstandes beträgt. Bei Einhaltung der vorstehenden Abmessungen tührt dies βατ Anbringung von vier Eintrittaleitechaufein*

Wie erwähnt ι muß zur Erzielung einer wirtschaftlichen Verbrennung in der Brennermuffel eine starke Turbulenz erzeugt werden* Dies erfordert wiederum eine lange und kräftige Rück»

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bad c;;

strömung, in der· Brennerrauffelachse. Diese Rückstrbmung stößt auf die Eintriiitsstimseite der Brennsrcruffel und stülpt sich dort radial auseinander,. Sie reißt bei Verwendung flüssigen oder festen Brennstoffe Brennstoffteilchen mit_e Beispielsweise verden. beim Betrieb mit schwerem Heieöl halbverbrannte, koke» lialtige Öltropfen in der Rüokströmung transportierte Be besteht nun die Gefahr, daß diese Brennstofftailchen an der Eintritts» Stirnseite abgelagert werden und dort innerhalb kuraei? Zeit große Koksrücketändo bilden« Dies ist besondere unangenehm, da von dem Zentrum dor Eintrittsstirnseite her der Brennstoff ein-

werden rauö« ID3 besteht daduroh die Gefahr, daß das Bin~ gayöteni innerhalb kürzester Zeit versohmutzt wird· Um dieser Gefahr su begegnen, ist bei einem Brenner mit einem Spritz« loch zum Einführen flüssigen oder pulverl'öriaigen Brennstoffs im Bereich der Achse der Brennarmnffel an deren Eintritteende naoh

zweclanäßigen V/ei"terbildung der Erfindung vorgesehen> daß Hauptverbrünnungsluftstroni ein, zweckmäßig in der Menge einstellbarer, Teilluftstrom abzweige und durch das Spritalooh in die BräjmermuiTel einfülirbaf ist₆ Bei richtißOr Dosierung des Teilluftstromeö füllt dieser das Spritzloch voll&tändig aus, wird nach dessen Durchströnrung von der Rückströmung radial auseinandergedrückt und verteilt sich als pilzartiger Kaltluft« schleier radial über die Eintrittsstirnseite der Brennermoffelo Er schützt diece solchermaßen vor der Berührung durch die Rückströraung und verhindert die Bildung von Ablagerungen» Das Binaüsensystem bleibt sauber und arbeitet ohne Störung« Die EIn-

109851/0236 fad cp.:c.:>:al

Stellung dieses Teilluftstromes ist einfach« Ist der Teilluft- · strom zu klein, so schlägt die Rückströmung aus der Brennermuf-. fei durch das Spritzloch hindurch und verschmutzt die Hilfsorga·» ne des Brenners* Man erkennt dies an den durch das Spritzloch hjjndurchschlagenden Plammspitzeno Ist der Teilluftstrom jedoch zu groß, so drückt er die entlang der Brennermuffel zu deren kleinstem Durchmesser strömende zentrale Rückströmung zurück, so daß sie nicht mehr "bis dicht an die Bintrittsstimseite dey Brennermuffel herankommt« Da die Länge der sich in der Brenner·« muffel ausbildenden Flamme im Bereich des Bintrittsquerschnittea der Brennermuffel identisch ist mit der dortigen axialen Erstreckung der Rückströmung, so bedeutet dies, daß beispielsweise der Strahl des zerstäubten Heizöls, der aus dem Spritzlooh in die Brennermuffel eintritt, eine gewisse Wegstrecke durch kalte, rotierende Ituft zurückzulegen hat, bis er die Flamme erreichte Dabei werden.Öltropfen ausgeschleudert, schlagen sich an den Bintrittsleitschaufeln nieder und strömen an den Wänden der Brennermuffel entlang bis zu denjenigen Zonen, in denen die Temperaturen ansteigen» Dort verkoken diese Ölreste und bilden Koksablagerungen. Man hat also untrügliche Anzeichen dafür, ob der TeilluftBtVQiL «mgenügaiid ist und kann danach regeln. Da das Strömungsbild in der Brennermuffel von der HsynoldG-Zahl unabhängig ist, genügt es, den Ttilluftstrom einmal einzustellen, woraufhin diese Einstellung für alle Durchsätze stimmte

BAD Cn:C'^v!AL

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ZweolnniLSigerweise ißt dom Spritzloch ein zentraler Teilluftatromsaiü-aolraum vorgeortfnet, in welchem in einem, zweckaäßigeruoise dem ein- bie eineinhalbfaehen Durchmesser des Spritzlochs entsprechenden, Abstand vom Spritzloch die Hilfe·· organ© des Bi«enners_f wie Einspritzdüse, Zündeinrichtung, Flammüberwachung» angeordnet sind« In dem Teilluft st romsaninelraum beruhigt sioh die Teilluftßtro'mung und dringt gleichmäßig in das Spritzloch eine. Der Sanmelraum hat darüber hinaus die !Funktion, als Binbauraum für die Hilfoorgane zu dienen_e Dabei hat die Einspritzdüse einen Abstand vom Spritzloch, so daß der Teiiluftstrom sich gleichmäßig über den Spritzlochquerschnitt verteilen kann« Die Einspritzdüse bleibt frei von Einflüseen der Flamme, während der Öletralil selbst für den Zündbrenner sowie für die Überwachung zugänglich ist»

Bei Einhaltung der obenerwähnten Verbrennungsleistung hat sich für das Spritzlooh ein Durchmesser von 115 nm ale zweckmäßig erwiesen, der bei Änderung der Verbrennungßleicrtung im VerhUltnia der Wurzel der den Verbrennungsleiotungen entsprechenden Durchsätze zu ändern iat.

Der erfindungsgemafle Brenner kann auch mit Oao betrieben werden· Hiereu ist naoh einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen» daß \m den zentralen Teilluftetro»- sanmelraum herum ein ringförmiger Breaneaseennelraum angeord net !at, der duroh zur SpritBÖffnung konsentrieohe üffnungtn »it den Bint ritt sende der Brennenauffel in Verbindung stellt·

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bad c:';:c!?.\\L·

- JO «

Der Durchmesser, auf dem die Öffnungen für den Gaaeintritt angeordnet sind, soll im Mittel ca· 230 mm betragen. Wird der Durchmesser vergrößert, so liegen die Gasaustritte noch im Bereich zu hoher Frischluft geschwindigkeit en, was zu schlechtem Teillastverhalten führt· Bei Verkleinerung des Durchmessers kann der Brenngassammeiraum verschmutzt werden, wenn der Brenner mit schwerem Heizöl betrieben und der Teilluftstrom falsch eingestellt wird_o

Um die ZustrÖnung der Verbrennungsluft zu vergleichmäßigen, ist zweckmäßig vorgesehen, daß den Eintrittsleitschau-· feln wenigstens ein Hauptsammeiraum und eine Drosselstelle für den Hauptverbrennungsluftstrom vorgeordnet sind«,

Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner sseigte

Der in der Zeichnung dargestellte Brenner 1 weist drei Hauptteile auf, eine Brennermuffel 2, einen Brennerkopf 3» der sich an das Eintrittsende 4 der Brennermuffel 2 anschließt, und eine sich an das Austrittsende 5 der Brennermuffel an» schließende BeeehleunigongsdUse 6. Die Brennensuff el 2 und die Besohleunigungsdüoe 6 sind in einer Ausmauerung 7 enthalten· Sie Brennereuffel 2 erweitert eich von einem Durchneeeer dj . am Eintritteende 4 konisch auf einen Durchmesser D₁ am Aubtritteende 5. Die Beschleunigungedüee 6 ist vo» Durcheeieer D₁

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auf einen OurcTmouao.v D„ an ihrem Austrittoende 8 verjüngt» An daci Austrit-kßimrlc. 8 der .BeBchleunigungadüae 6 achließt sich ein dural· den Γ Tanner 1 au befeuernder Heissroaum 9 beliebiger

i; .^u Die- J.-i-nge der Brenne wnulf el 2 ist rait L^ bezeichnet, !Ίο T·«!·^ der BdKoir^!.«imifiun^i?düiiß 6 mil; Lp angegeben

■j nr.

Xn den I}i.'eiiiior3:o;pf 3 mündet eine Sufu^irleitung ^O i'llr die; Verbrtnmun^sluft, die im Sinne Cav Pfeile /> Htrömt Der Yer"brennungß3juftßtrom dringt in einen HnuptfcOTiaelraum 11 ©in, iu lielcliem oein Impulß durch, eine Ringwand 12 gebrochen wird« Iäine DroBLo.lstelle 13 beruhigt die Hauptl^uftatrtinrung, die anfjcW.ießoiid in einen ZvrischenßeinKolraum 14 gelor ' Dieser ißt ein'.» i^'ail.vo'xTiuhtnji^ 1¹J mit dem Mintrittoende 4 der ©Γί·ΐί.ίί7:ί.'9.Ί. '.i vorbimileu« Dio DraJ.lvorrichtung 15 besteht 1 ei dem ßeESOiolmeten Aucführungebeispiel aufj vorwiegend radial verlautenden Binijritto3.eitBchau£eln \6_t deren axiale Iiänge mit b angegeben iot. Die axiale Länge dea geeamten Brennerkopfee ist mit B Isezeiclmeto

Dar Brennerkopf 3 enthält eine Stirnwand 17_t die im Bereich der zentralen Brennerachoo 0 ein 8pri*balooh 18 vom XhirohmeQuer d« aufweist« Hinter dem Spritzloch 18 befindet eich ein ieillwfteamnielrcvum 19ι der Über einen Kanal 20 mit dem Sarffiüelrriuiri 14 in Verbindung ateht» Der Üurchtrittequerfjclmitt S5\?.lfichi3ji dem 3wi üchenöammelrauia 14 und dem Kanal 20

109851/0236 bad c.^n

ist durch Verstellung eines Ventils 21 im Sinne des Doppelpfeiles B einstellbar«, Dadurch kann aus dem Zwischensammelraum 14 über den Kanal 20 ein Teilluftstrom in den Teilluftsammelraum 19 eingeführt werden„ In dem Teilluftsammelraum 19 befinden sich eine Düsenanordnung 22 zum Eindüsen von flüssigen oder pulverförmigen Brennstoffen im Sinne des Pfei3.es G sowie ein Zünö.-bremier 23 und eine Plansraüberwaohung 24ο Diese Brennerhilfb— OÄ'ga-ie liegen mit ihren vorderen Enden im Abstand hinter dem opritaXoch 18_a

Der zentrale Teilluftsammelraum 19 ist von einem ringförmigen Brenngassammeiraum 25 umgeben, in weichen durch ein Rohr 26 Brenngas im Sinne des Pfeiles D einführbar ist_o Der Raum 2'3- eteht über eine ■ DroBselstelle 27 mit einem Gaszwischensammelraum 28 in Verbindung» in dessen Bereich Öffnungen 29 in der Stirnwand 17 auf einem Durchmesser d„ angeordnet sindo

Es sind insgesamt vier Bintrittsleitschaufaln 16 vorge~ sehen, die nach einer logarithmischen Spirale verlaufen und. zwischen sich Luftkanäle einschließen«

Der beschriebene Brenner besitzt folgende Abmessungen:

D₂ » 350 mm

D₁ *s 870 mm

I»2 " 750 mm

Lj "■ 1 „660 mm

d^ m 455 m

bad on:c:?JAL

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d2	Ki	230 mm
dg		115 mm
b	SS	354 mm
B		563 mm

Dor von den Eintrittsloitschaufeln 16 bestimmte Spiralwinkel des Lufteintritts gegen die Umfangsrichtung beträgt 6,52°_O In. dem Brenner "bildet sich' folgende Strömung aus:

Dip Verbrennungsluft tritt durch die Drallvorrichtung 16 * am Eintrittsende 4 in die Brennermuffel 2 ein· Sie strömt entlang der Kuffeiinnenwand© im Sinne der Pfeile E zum Austritts··, ende 5 der Brennermuffel₀ Die Strömung E hat einen leichten Drall, dessen Umfangskomponente infolge der konischen Erweiterung der Brennermuffel vom Eintritts- aum Austrittsende abnimmt«, Im Bereich der Brennerachae O ergibt sich dadurch vom Punkt P zum Punkt Q ein Druckgefalle„ Dieses Drucfcgefölle bewirkt, daß sich ein !Eeil der Strömung B im Bereich des Austrittsendee 5 der-Brennermuffel nach innen umstülpt und im Zentrum der Brennermuffel im Sinne der Pfeile P surückströmt«, Zwischen den Strömungen E und ϊ¹ ergibt sich dadurch ein Gebiet starker Turbulenz Ϊ in dem eine intensive Vermischung des im Bereich des Brennsrkopfes 3 in die Muffel eingeführten Brennstoffes mit der Verbrennungsluft stattfindet_β Der nicht rezirkulierende Anteil des brennenden Brennstoff-Luft-Gemisches wird in der Besohleunißungsdüoe 6 auf höhere Geschwindigkeit gebracht und schlägt; im Sinne der Pfeile G aus dem Austritteende 8 der Beschleunig\mg0düßü 6 ?.n l'orm oine3 langen, öohnellen und schlanken Flair»-

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gasstrahle in den Heizraum 9 hinein^ Die Strömung G in der Besahleunigungsdüae 6 hat ebenfalls einen !Drall, der in Richtung dar Qüae zunimmt«, Dadfrch ergibt sich in der Achue O ο es By-en- :a-3rs vom Punkt P zum Punkt S ebenfalls ein Druckgefäll©_o

Auf halber Länge der Brennermuffel ergibt sich bei der baschriebenen Strömung ein Geschwindigkeitadiagramra, wie en bei G- oberhalb der Brennexmuffel im Bereich der halben Pluffellänge i:a der Zeiohnung angedeutet ist«. An den Wänden der Brenneniuffei ist eine verhältnismäßig große Strömungsgeschwindigkeit im Haupt ströarungssinn vorhaben, während in der Achse eine Hückströmung ausgsbildet ist» Werden die Abmesenngen dea Brenners vie oben angegeben gewählt, dann bildet sich infolge des Dralls im Bereich des Punkts Q bzu_o zwischen diesem und der Stirm/and *7 im Beraich der Achse O ein Unterdruck aus, dar 10 bis 20 m£».l ,gicößar ist als der mittlere Staudruck der Durchsatzströmun£; auf halber Länge der Brennermuffel, gemessen am Ort höchster Ge;-achwindigkeit des dortigen Gaschwindigkeitsprofils Gd. Wenn diese Druckvei'hältnisEie herrschen, ergibt sich ein stabiletj Strömuiigsbild bei hoher Geschwindigkeit des PlammgasstrahlB_e Bei der angegebenen Verbrennung von 6«, 00O₀ 000 kcal/h verlassen die Flammgase das Austrittsende der BeschleunigungsdU.se 6 riit einer Geschwindigkeit von ca_e 150 m/seo_$ wobei sie eine mittlere Temperatur von 1_e65O°ü haben. Der Sohub oder Impuls dea Brenners beträgt dabei 40 kp_o Dieses 1st ein Schub, der die Wirkung bisher Üblicher Brenner etwa um das Zehnfache übertrifft. Entsprechend ist die Auswirkung des Brenners auf das befeuerte Ob-

103851/0236 bad or-,.u

3 ölet c.

Die Erfindung ist nicht auf daß gGsoichnete Auefuhrunga·· beispiel bonchränkt« Soll eine andere Verbrenmmgsleistung erisielt vie;t'u.?n, so ißt ein anderer Durehsats erforderlich. Dementsprechend sind die linearen Abmessungen deo Brenners zu ändern und amir im. Verhältnis dor Wurzel der Durchsätze. Ferner irc1j es möglich_f die axiale Eintritt Bleitscluiufellänge b, den kiel noten B.?."eii3iGOTmi^vföldurchiues3er d, und den !Spiralwinkel des Lufteintritt» zu verändern. Jede solche Änderung in einer der gerannten EinrXußgrößen muß jedoch durch eine im wesentlichen linear proportionale Ändexuuig einer anderen der genannten Kinflußgrößen kompensiert yordeiio Beiapieloueise kann der Spiralwinkel größer achl- werden al« 6, '52. , vrenn ö.afliv die axiale Eretreckung der

^ittsloitochaufein verringert viird _t V/eoentlich ist eben, daß sich do.ν gewünschte atatiüche Uiit er druck im Eintritteloitsyntem iäjiiutcO.l'c.j V?.s gleiche- kcoin dadurch eoi'eicht werden, daß anBtatt einer Verringerung der axialen lürntreckung der Eintritts-3.eit*schat^v!'olu dor engste .Ourohmesßer der Brerinermuffel verringert wird, xreil dadurch nach dera Drallaats die Urnfangsgesohwiridigkeit und dj.i? £.boolute Gruße üqu Unterdiniclre ebcnfalle ansteigen»

Die aufrogebenen Abnwßsungtm Bind optimal. Bin beaondei'or Vorteil 0er « .·:■£iiid-.ingKßeiü!?. ^]'ter.i Konutruktion bosttjht jedoch darin, daß 3±<- ,ν?.·¹ rU'v rf Iß ige· η ιίαΗ-.ιΙν,.ο.'Γ'Γ. rgen uenig eiap find lieh int« ?.η.θμο 'IV/■■/!■? η ivoch }c<3iny uqIv:·*£~\7ΐ*:{·/:·>:'·ο ·υ:α'ύα.αην:*Λ;ί\.'Λ\ϊ:.?, non-

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BAD C;'.i--;.iAL

Soll ausschließlich Brenngas verbrannt werden, so können die Gaszuführung 26 und die Brenngas samrnolräume 25, 28 entfallen und daß Gas stattdessen direkt in den zentralen öammolraum 19 eingeführt werden« Umgekehrt können im Falle des reinen OXbetriebes die Zuführungen und Sammelräumo für das Gas in Wegfall kommen* Ferner kann im Fallo sehr hoher Luftvorwärmung anstelle der Eintrittaleitschaufeln 16 eine logarithmische Spirale für dile Verbrennungsluft verwendet werden, welche den gleichen Spiralwinkel besitzt. Dies ist auch empfehlenswert» wenn die Verbrennungeluft stark verunreinigt ist_e Hohen Ansprüchen genügt eine Drallvorrichtung, die als logarithraische Spirale ausgebil~ det ist, jedoch nichtο

Das Verbreimungsorgebnis ist fast gar nicht und der Impuls der Flamm« nur unwesentlich davon abhängig, ob die Wände der Brennermuffel und gegebenenfalls auch der Düse zur Beschleunigung der heißen Flairwtgase aus wärmeioolierendem Material ausgeführt sind, oder ob sie durch ein zu erwärmendes Iiedium oder eine au verdampfende Flüssigkeit gekülilt werden» Der erste Fall dürfte bei üblichen Ausmauerungen industrieller Beheiaungseinrichtungen eintreten, während dor zweite Fall bei Kesseln einen Teil dor Heizfläoho ersetzen kann. Beide Möglichkeiten lassen sich also ira Rahmen dor Erfindung verwirklichen«

BAD

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Bel Übergang zu kleineren BaugrOBen kann über die angegebenen» voa Luftdurohoati abhängigen Meßetabeänderungen hinaus noch »uetttelioh eine weitere Einschnürung der Blutrittabreite eweoko&aig sein, um den etatiaohen Unterdruck la EintrittequerBchnitt nooh weiter au steigern und so den Kaltlufteohleier m verringern.

8amtliche aus der Beschreibung und der Zoiohnung, einsohlleOlioh deren konstruktiven Blnselheiten, hervorgehenden Merkmale, können auoh la beliebigen Kombinationen erfindungsweeentlloh sein·

109851/023S _BAD

Claims (1)

1. At

   3? a t e η t a n_m s ρ r tt ο h e

   1« Brenner sum Befeuern eines Heiaraumes, mit einer oioli in Haupt st römnngarichtung de?.* Durchsatiaströraung konisch erweiternden Bräimermuffel, der am Eint ritt sende der Brennstoff und über eine Drallvorrichtung mit vorwiegend radial verlaufenden leitschaufel^ die Verbrennungsluft auführbar sind, und mit einer sich an das Austrittsende der Brennermuffel anschließenden BeschleunigungüdÜ3e für die Flammgase, d a d u 7 ο h gekennzeichnet, daß bei einer Auslegung der Beschleunigungsäüse (6) zum Erzeugen eines Flammgasstrahl^, dessen Geschwindigkeit am Austrittsende (8) der Beschleunigungsdüse einem Staudruck entspricht, welcher mindestens das 5* bis 10-fache der auf den Plammatrahl im Heiaraum (9) pro ELöchoneinhöit wirkenden Auftriebskräfte beträgt, die Drallvorrichtung (15) und die Abmessungen der Brenner·- muffel (2) so ausgelegt sind, daß der sich im Zentrum des Eintrittsendea (4) der Brannermuffel ausbildende Unterdruck wenigstens 10 bis 20 mal größer ist als der mittlere Staudruck der Durohsatzströmung, gemessen auf halber Länge der Brennermuffel am Ort höchster Geschwindigkeit des dortigen Geeehwindigkeiteprofilo·

   2« Brenner naoh Ansprucb. i, dad ti roh gekennaeichn θ t , dafl für die Vorbronnung von δ,ΟΟΟοϋΟΟ koal/h bei

   bad on:c:?-!AL 109851/0236

   /tr

   einem Vordruck der Verbrennungeluft von 600 πηι WS 1» wesentlichen folgende Abmessungen'eingehalten Bind:

   BintrittBdurohiaeeBer der Brennenauf?el d. «· 455 ae

   AußtrittsdurchmeBeer der Brennormuffel und BlntrittcdurchraeBBer der Bosohleuni-

   gungedüße D^ » 870 am

   AU8tritt0durohm988«r der Beeohleuni-

   gungsduse I>2 ^m ^O hi

   Löngo der Breraiernw.f f«l L^ *· 1.660 m

   Länge der Besohleunigungeduee L^ ^β 750 ma "

   Axiale Lange der Eintrittsleitechaufeln b « 254

   Splrolvinkel des Luftejntritts geg«n die 7-15 ι

   - lugGveiog

   wobei dieö9 Läii^en^ibaeseungen bei Änderung der leiatung im Verhältnis der Wurzel der den Verhrenr;'angalei8tungon entßprochcnrton i>u\:hn'ltse ssu andern eind und V^ränoorvzngen der axialen Iiintri'italeitciclia.ufollü'igM, der· k-lein.ivon £r?ennerjBuffeldurchmeeBera und dao Spiralrfir?i?ln im \.ο?entliehen linear gegeneinander kompensierbar

   3s. Brenner naoh den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennze ich not , daß die Üintritteleiteohaufeln (16) "als logarithnisclie Spiralen geformt Bind» welche zvioohen sioh. luftkanale bilden, deren Übeitleck^nde Länge nenigstene das >-faohe des mittleren lichten Schaufalabetando beträgt.

   4« Brenner nach Anspruch 3_f dadurch ^ekenniso lohnet , daß vier Bintritteleitechaufeln (i6) vorgesehen sind«

   Ί 0985 1/0236

   - MT-

   5. Brenner naoh wenigstens eine» der Ansprüche 1 bis 4, «it einet» Spritsslooh sum Einfuhren flüeeieen oder pulverfor- ■ migen Barennatoffa im Bereich dear Achse der Biwmeieaftel an deren Bintrlt-tsende, dadurch g β k e η η -««lehnet , daß voa HauptrerbrezmungBluftetroat eta_v zweckmäßig in der H©r^e ^soinßtellbar«r_T Tailluftetro» ab-

   zweige und ditrch das Spritslooh (18) in die BrennereuXfeX

   (2) einführbar ist. ·*■"·.

   Brenner nach Anspruch 5_r daduroh g e k e η η -zeichnet , daß dem öpritalooh (13) ein eentraler Teill-uftstrcaaeaanelraum (19) vorgeordnet ißt, ta weiche» in einen Abstand vom SpritsXooh, der zweoktaäfiigerireiee das ein- bis eineinhalbfaohe des Spritsloohdtirohiieeeere betrügt, die HilfBorgane des Brennere, wie Blnapritsdttee (22), ZUndoinrlohtun·-; (23)r FlamrnuberKachurj« (24)» angeordnet eind D

   7· Brenner nach den Ansprüchen 2 und 5, daduroh β β -kennzeichnet, daß der Uurobneeeer (d_B) de« Spritaloohß (18) 115 on beträgt, wobei dieaer bei Änderung der YerbrenmmgaLeisiaing in Verhältnis der Wutrsel der d«n Verbrennungsleißtungen entepreohendeo Durohettee ssa ändern let«

   8· Brenner venigeiiene nach den Aneprilchen 1, 5 und 6, dadurch gekennseichnet, daf wt den »entralen 2eilluftätroaeaj7»*lraua (19) hem» ein

   1 0 9.8 5 1 / 0 2 3 6 ^{BAD on:C:;AL}

   nriger Brenngas ijwantölraum (25» 28) angoordnot ist, der durch zur Üpritsjöffnung (18) konzentrische Öffnungen (29) mit dem Bintrittoonde (4) der Brennerrauf fei (2) in Verbindung steht·

   9« Brenner naoh den Ansprüchen 2 und 8, da du roh gekennzeichnet , daß der DurohmesBer (d₂), auf dem die Öffnungen (29) angeordnet sind, im Mittel oa* 250mn beträgt ο

   10« Brenner nach wenigstens einem der Ansprüche f bis 9t dadurch gekennseiohnet, daß den Eintritt Bleitechauf ein (16) wenigstens ein Hauptsammelraum (11) und eine Drosselstelle (15) für den Hauptverbrounungeluftatrem vorgeordnet sind·

   BAD CSlGlMAL

   109851/0236

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